CN203934126U - 数控全自动检测线路板腐蚀程度设备 - Google Patents

数控全自动检测线路板腐蚀程度设备 Download PDF

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韩帅
边卫
宋本嘉
刘姝含
李峰
魏凤
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Abstract

本实用新型涉及一种数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，主要应用于制作电路板流程中的腐蚀环节。本实用新型所述的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，包括电源部分、单片机、温度传感器、步进电机和检测部分；所述检测部分为LM311组成的电压比较电路，其负相输入端一端接固定电压，正相输入端接入有电路板的腐蚀回路，电压比较器LM311输出连接至单片机；所述温度传感器对腐蚀液进行实时测量，所述单片机控制步行电机的运动、读取温度传感器温度并控制加热棒是否得电。与现有技术相比，本实用新型的优点为：能自动检测腐蚀液温度并将温度控制在设定温度范围之内，可以实现线路板自动投放和判断线路板是否腐蚀完毕。

Description

数控全自动检测线路板腐蚀程度设备
技术领域
本实用新型涉及一种数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，主要应用于制作电路板流程中的腐蚀环节。
背景技术
目前市面上销售的用于小批量线路板腐蚀的仪器主要是采用有机玻璃制作成的长方形容器，腐蚀液一般用三氯化铁(FeCl3)或者过硫酸钠(Na2S2O8)溶于水中配置而成，通过加热棒直接将腐蚀液加热，一般将腐蚀液加热至50℃左右，腐蚀过程时间较长。在腐蚀过程中，由气泵向腐蚀槽中通气使腐蚀液均匀受热同时腐蚀液以漫流方式流过线路板，由于水流冲刷力极缓，可得到精细的电路板。也有产品采用淋浴喷头向线路板均匀喷洒腐蚀液。
对于目前小批量的线路板腐蚀仪器中不具备自动检测线路板是否腐蚀完毕的功能，使得在使用相关产品时都需有操作人员值守，从而占用了工作人员较多的时间。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种操作方便、能提高制作电路板流程中腐蚀环节的自动化程度的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，一种数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，包括电源部分、单片机、温度传感器、步进电机和检测部分；所述检测部分为LM311组成的电压比较电路，其负相输入端一端接固定电压，正相输入端接入有电路板的腐蚀回路，电压比较器LM311输出连接至单片机；所述温度传感器对腐蚀液进行实时测量，所述单片机控制步行电机的运动、读取温度传感器温度并控制加热棒是否得电从而使腐蚀液保持恒温。
进一步地，所述电源部分为开关电源。数控全自动线路板腐蚀箱的控制系统需要+5V和+12V供电。+5V供给单片机，继电器线圈等器件；步进电机需要+12V供电。而开关电源的高频化使开关电源小型化、轻便化，且开关电源工作效率高，一般可达到80％以上，输出的电压稳定可靠。
进一步地，所述单片机为单片机AT89S52。
进一步地，所述温度传感器为数字温度传感器DS18B20，优点是DS18B20体积小且直接输出数字量，所述DS18B20选择外部电源供电方式，与AT89S52单片机的P20口相接，数据线上接4.7K的上拉电阻。
进一步地，所述步进电机为减速步进电机28BYJ48并且用ULN2003驱动。
本实用新型的工作流程包括以下步骤：
(1)步进电机将线路板下移至腐蚀槽；
(3)读取电压比较器LM311的输出状态，判断腐蚀是否结束：若腐蚀还未结束，则回到步骤(3)，并继续腐蚀，若已腐蚀结束，则步行电机将线路板上提，退出循环。
优选地，在上述步骤(1)后并在步骤(3)之前还有步骤(2)：温度传感器DS18B20对腐蚀液测温：若所测温度大于理论设定值，则继电器线圈不得电，加热棒不通电，腐蚀液不会加热并点亮恒温指示灯；若所测温度小于理论设定值，则继电器线圈得电，加热棒通电，将腐蚀液加热并点亮加热指示灯，气泵开启，使腐蚀液均匀受热；
进一步地，在步骤(2)中，DS18B20每隔相同的时间段检测腐蚀液的温度。
优选地，为保证线路板各部分都得到充分腐蚀，在步骤(3)中判断腐蚀已经结束后添加一段延时子程序，在延时过程中，气泵仍继续工作，延时结束后，气泵停止工作。
将待腐蚀的电路板用可导电的不锈钢夹子夹住固定，用导线与外部电阻构成回路；在未腐蚀前，由于整个电路板都附着铜，其相当于一导线。腐蚀完毕后，接入外部回路相当于腐蚀液的等效电阻。利用腐蚀前后电阻的变化来判断腐蚀是否完毕。其优点为利用测量线路板腐蚀前后电阻的变化较为明显且易于实现。LM311的负相输入端通过调节可调电位器接入固定电压2.6V。在将电路板刚放入腐蚀液时，覆铜板相当于导线，LM311的正相输入端接入电压2.5V，由于其小于LM311的负相输入端的电压，所以LM311输出高电平。当腐蚀完毕时，腐蚀液的等效电阻代替覆铜板接入回路中使正相输入端电平提高，从而大于负相输入端电平2.6V，使得LM311输出低电平。在腐蚀过程中，单片机不断的扫描LM311输出电平的高低，当扫描到低电平时判断腐蚀完毕。
优选地，为防止继电器在理论设定值附近频繁动作，将实际比较的温度与理论温度相差±5℃，即当腐蚀液温度达到设定温度上限时停止加热，同时点亮相应的指示灯。当温度在设定温度下限时，给加热棒上电并加以指示。加热的同时将腐蚀箱的气泵打开，使腐蚀箱的腐蚀液均匀受热。通过调节接入LM311正相输入端和反相输入端的电阻值，使线路板在没有腐蚀完毕时LM311输出为高电平，腐蚀完毕后LM311输出为低电平。单片机每隔相同的时间读入LM311的输出电平，当检测到LM311输出为低电平后，加热棒断电。
进一步地，在各个过程中有相应的指示灯加以指示。
本实用新型以ATMEL公司的单片机AT89S52作为控制核心，采用数字温度传感器DS18B20实现温度的实时测量，通过电压比较器LM311实现了检测线路板腐蚀程度的功能，使用减速步进电机28BYJ48作为运动控制系统，结合继电器控制相应的加热棒、潜水泵实现腐蚀过程的自动化。
与现有技术相比，本实用新型的优点为：能自动检测腐蚀液温度并将温度控制在设定温度范围之内，可以实现线路板自动投放和判断线路板是否腐蚀完毕。
附图说明
图1为本实用新型LM311检测部分图示。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
实施例1
本实用新型所述的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，包括开关电源、ATMEL公司的单片机AT89S52、数字温度传感器DS18B20、减速步进电机28BYJ48(用ULN2003驱动)和LM311组成的电压比较电路；LM311组成的电压比较电路的负相输入端一端接固定电压，正相输入端接入有电路板的腐蚀回路，电压比较器LM311输出连接至AT89S52单片机的P32口；所述温度传感器对腐蚀液进行实时测量，所述单片机控制步行电机的运动、读取温度传感器温度并控制加热棒是否得电从而使腐蚀液保持恒温，所述DS18B20选择外部电源供电方式，与AT89S52单片机的P20口相接，数据线上接4.7K的上拉电阻。
使用时，将覆铜板夹到不锈钢夹子上，系统上电复位，DS18B20检测腐蚀液的温度并与设定值比较做出相应的动作，若大于设定温度的上限值，恒温指示灯亮，若小于设定温度的下限值，加热指示灯点亮。同时，气泵开启，使腐蚀液均匀受热。控制上下移动的步进电机将覆铜板下移至腐蚀槽，开始腐蚀。
系统检测LM311的输出并判断是否腐蚀完毕。当检测到P32口为高电平时可判断腐蚀完毕，为使线路板充分腐蚀，设计了增加一段延时时间。
在腐蚀过程中，单片机不断的扫描LM311输出电平的高低，当扫描到低电平时判断腐蚀完毕。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，包括电源部分、单片机、温度传感器、步进电机和检测部分，其特征在于所述检测部分为LM311组成的电压比较电路，其负相输入端一端接固定电压，正相输入端接入有电路板的腐蚀回路，电压比较器LM311输出连接至单片机；所述温度传感器对腐蚀液进行实时测量，所述单片机控制步行电机的运动、读取温度传感器温度并控制加热棒是否得电。
2.根据权利要求1所述的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，其特征在于所述电源部分为开关电源。
3.根据权利要求1所述的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，其特征在于所述单片机为单片机AT89S52。
4.根据权利要求1所述的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，其特征在于所述温度传感器为数字温度传感器DS18B20，所述DS18B20选择外部电源供电方式，与AT89S52单片机的P20口相接，数据线上接4.7K的上拉电阻。
5.根据权利要求1所述的数控全自动检测线路板腐蚀程度的设备，其特征在于所述步进电机为减速步进电机28BYJ48并且用ULN2003驱动。
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